Диссертация (Огнестойкость ограждающих деревянных легких каркасных конструкций с полимерной теплоизоляцией), страница 2

В области огнезащиты древесины учтены работы Леоновича А.А., Покровской Е.Н., Таубкина С.И., Корольченко А.Я., Берлина А.А., Халтуринского Н.А., Серкова Б.Б., Сивенкова А.Б, Асеевой Р.М., Ostman B., Dietenberger M.A., Kozlowski R. и др.Научная новизна работы заключается в следующем:1. Впервые с помощью стандартного проточного калориметра OSU маркиHRR-3 (США) получены базовые характеристики тепловыделения для образцовдревесины хвойных и лиственных пород, широко используемых в отечественномстроительстве деревянных зданий и сооружений. Показано, что обработка древесины огнезащитными средствами с разным механизмом действия приводит к значительному (в 2 – 9 раз) снижению общего тепловыделения при пламенном горе-8нии древесины, а также снижению интенсивности нарастания скорости тепловыделения как на стадии пламенного, так и тлеющего горения.2.

Впервые установлен механизм и определены эффективные макрокинетические параметры пиролиза и термоокислительного разложения трудногорючегополимерного пенокомпозита «PENOCOM» и его формоустойчивость при повышенной температуре в сравнении с другими видами ТИМ.3. При стандартном режиме пожара определены фактический предел огнестойкости ненесущих ограждающих ЛДКрК с разной комбинацией облицовочных плит и ТИМ, а также вклад каждого из составляющих элементов. Впервыепоказано, что в случае одинакового сочетания облицовочных плит (СМЛ - стекломагнезитовых листов и OSB – ориентированная стружечная плита (orientedstrand board)) замена базальтоволокнистой плиты «Rockwool Light», толщиной 150мм на полимерную теплоизоляцию «PENOCOM» такого же размера, позволяетувеличить фактический предел огнестойкости ограждающей конструкции почти в2 раза (с EI 52,5 до EI 110).4.

По изменению температуры на поверхности элементов ограждающихЛДКрК при стандартном режиме пожара впервые оценены значения коэффициентов удельной теплопроводности СМЛ и ТИМ «PENOCOM» до начала его разложения. Показано влияние температуры на приведенное термическое сопротивление неорганической и полимерной ТИМ и некоторых систем конструкций.5. Разработана одномерная модель прогрева ограждающих ЛДКрК с полимерной теплоизоляцией.

Впервые, численные теплотехнические расчеты конструкций с полимерной и неорганической ТИМ, методом конечных элементов спривлечением программного комплекса ANSYS Mechanical, показали результаты,удовлетворительно согласующиеся с экспериментальными результатами по значению предела огнестойкости конструкций и вклада отдельных элементов.9Достоверность изложенных в диссертации положений и выводов обеспечивается:-применениемапробированныхфизико-химическихифизико-математических методов, экспериментальным исследованием и их тщательныманализом;- использованием комплекса современных сертифицированных приборов иустройств для определения свойств пожарно-технических характеристик материалов и конструкций;- удовлетворительным согласием результата эксперимента и численного расчета по оценке огнестойкости конструкций.Практическая значимость работы заключается в возможности использования полученных базовых данных о характеристиках тепловыделения древесиныразных пород, теплофизических свойствах СМЛ и полимерного пенокомпозита«PENOCOM», макрокинетических параметрах разложения полимерной теплоизоляции для моделирования динамики развития пожара, прогнозировании нарастания опасных факторов пожара в помещениях деревянных каркасных зданий разного функционального назначения, для расчета предела огнестойкости ограждающих деревянных конструкций, включающих указанные материалы, при сценариях пожара, отличающихся от стандартного.

Результаты работы показывают, чтотрудногорючий, неплавкий, коксообразующий и не тлеющий после удаления источника нагрева полимерный пенокомпозит «PENOCOM» может успешно конкурировать с базальтоволокнистой теплоизоляцией в обеспечении пожарной безопасности и повышении огнестойкости ограждающих деревянных конструкций. Сучетом преимуществ материала «PENOCOM» по технологии производства, вариабельности методов применения на строительных объектах и экономической эффективности, обоснованы рекомендации по широкому использованию этого материала в строительстве (для теплоизоляции внешних и внутренних конструкцийзданий, фасадов, стен и перегородок, чердачных перекрытий и пр.).

Значительныйинтерес может представлять применение этого ТИМ в сочетании с СМЛ для производства SIP - панелей с несущими и ограждающими функциями.10Материалы диссертации реализованы:- при разработке курса лекций по дисциплине «Здания, сооружения и ихустойчивость при пожаре» в Академии Государственной противопожарной службы МЧС России;- при написании монографий: «Горение древесины и ее пожароопасные свойства» (Академия ГПС МЧС России, 2010) и «Fire Behavior and Fire Protection inTimber Buildings» (Springer, Germany, 2014);- в научно-исследовательской деятельности Оренбургского филиала ФГБУВНИИПО МЧС России использованы значения скорости тепловыделения при горении древесины при моделировании пожара в зданиях с использованием полевоймодели FDS с целью повышения пожарной безопасности в зданиях с применением легких деревянных каркасных конструкций;- при проведении строительной экспертизы зданий и сооружений АНО «Технопарк ОГУ» использован метод расчета огнестойкости деревянных легких каркасных конструкций с полимерной и неорганической теплоизоляцией с целью повышения пожарной безопасности в зданиях с применением легких деревянныхкаркасных конструкций;- в ООО НПП «Промтехнология» при разработке специальных техническихусловий при проектировании здания административного назначения по адресу:Республика Казахстан, Актюбинская область, г.

Актобе, с. Каргалинское.Основные результаты работы были доложены на: 14 международных ивсероссийских конференциях: Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы пожарной безопасности», (г. Москва, ВНИИПО МЧСРоссии, 2009); 10-й Международной конференции по химии и физикохимии олигомеров «Олигомеры-X» (г. Волгоград, ВолгГТУ, 2009); VI Международной конференции «Полимерные материалы пониженной горючести», (г. Вологда, ВоГУ,2011); XXIV Международной научно-практической конференции по проблемампожарной безопасности, посвященной 75-летию создания института (г. Москва,ВНИИПО МЧС России, 2012); 17-й, 18-й, 19-й и 20-й Международных научнопрактических конференциях «Системы безопасности», (г.

Москва, Академия ГПСМЧС России, 2008, 2009, 2010, 2011 гг.); Международной конференции «Оценка11рисков и безопасность в строительстве. Новое качество и надежность строительных материалов и конструкций на основе высоких технологий», (г. Москва,МГСУ, 2012); Международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии глубокой переработки сырья – основа инновационного развития экономики России», (г.

Москва, ВИАМ, 2012); Всероссийская конференция«Химическая физика и актуальные проблемы энергетики», (г. Томск, ТПУ, 2012);V Международной конференции-школы по химии и физикохимии олигомеров (г.Волгоград, ВолгГТУ, 2015), V Международной научно-практической конференции «Ройтмановские чтения» (г. Москва, 2017), VIII Международной конференции «Полимерные материалы пониженной горючести», (г. Алматы, 2017).На защиту выносятся:- характеристики тепловыделения древесины хвойных и лиственных пород(скорость тепловыделения, общее тепловыделение, интенсивность нарастанияскорости тепловыделения, эффективная теплота сгорания) в зависимости от плотности радиационного теплового потока, наличия локального источника зажигания, влажности. Эффективность огнезащитной обработки;- механизм и макрокинетические параметры пиролиза и термоокислительного разложения полимерной теплоизоляции «PENOCOM» , ее формоустойчивостьпри тепловом воздействии;- результаты маломасштабных испытаний огнестойкости не несущих ограждающих деревянных легких каркасных конструкций, с полимерной и неорганической теплоизоляцией, при стандартном режиме пожара;- модель теплопередачи ограждающей деревянной каркасной конструкции сполимерной теплоизоляцией.

Результаты расчета огнестойкости конструкций пометоду конечных элементов.Публикации: По теме диссертации опубликовано 27 научные работы из них10 статей в рецензируемых журналах из перечня ВАК.Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав,заключения, списка литературы и семи приложений.

Содержание работы изложено на 128 страницах текста, включает в себя 13 таблиц, 46 рисунков, список литературы из 94 наименований и приложения.12ГЛАВА 1. МАЛОЭТАЖНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО ДЕРЕВЯННЫХЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ1.1.Развитие и проблемы малоэтажного строительства в России и за рубежомГлобальным общероссийским современным трендом жилищного строительства является его ориентация на рынок малоэтажного жилья. Реструктуризацияспроса и предложения на рынке привела к тому, что относительная доля вводамалоэтажного жилья увеличилась в несколько раз за последние 20 лет.